機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件

機(jī)床的總體設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的勞動(dòng)機(jī)床----機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要求之外，柔性，系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合類比-----〉分析計(jì)算；靜力分析----〉靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及熱變性熱應(yīng)力定性----〉定量數(shù)控技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，提供了新的條件和支撐。機(jī)床的總體設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的勞動(dòng)類比-----〉分析計(jì)算；1機(jī)床設(shè)計(jì)基本要求

一、性能要求工藝范圍：（機(jī)床的加工功能）適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力可完成的工序種類加工零件的類型材料和尺寸范圍毛坯的種類等專用機(jī)床：工藝范圍較窄，功能少數(shù)控機(jī)床：工藝范圍寬，功能強(qiáng)通用機(jī)床：工藝范圍較寬，功能較強(qiáng)機(jī)床功能的增加---〉結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加、制造難度、周期及成本增加機(jī)床功能選擇的依據(jù)----批量技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)機(jī)床設(shè)計(jì)基本要求

一、性能要求工藝范圍：（機(jī)床的加工功能）適2柔性：適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力空間上：功能柔性，多品種小批量的加工時(shí)間上：結(jié)構(gòu)柔性，重新組合，改變其功能與物流系統(tǒng)的可親性物料（工件、刀具、切屑）交接的方便程度普通機(jī)床：人，要求機(jī)床的使用、操作、清理、維護(hù)方便。自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)，自動(dòng)，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)形式開放性好，物料交接方便柔性：適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力3精度:被加工零件在尺寸、形狀和相互位置等方面所能達(dá)到的準(zhǔn)確程度。三級(jí)：普通精度級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)空載條件下的精度：幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度、傳動(dòng)精度、定位精度等運(yùn)動(dòng)精度剛度靜態(tài)剛度動(dòng)態(tài)剛度熱態(tài)剛度機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件4表面粗糙度工件、刀具的材料、進(jìn)給量、刀具的幾何形狀和切削時(shí)的振動(dòng)有關(guān)抗振性：受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)噪聲生產(chǎn)率和自動(dòng)化單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量效率----成本自動(dòng)化程度----生產(chǎn)率----加工精度的穩(wěn)定性FMSFA成本成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期表面粗糙度5生產(chǎn)周期可靠性機(jī)床壽命造型與色彩生產(chǎn)周期6二、經(jīng)濟(jì)效益成本加工效率和可靠性三人機(jī)關(guān)系操縱方便、省力、容易掌握、不易發(fā)生操縱錯(cuò)誤和故障防止污染二、經(jīng)濟(jì)效益7機(jī)床設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)cad,CAE:傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，定性設(shè)計(jì)--〉定量設(shè)計(jì)；靜態(tài)和線性分析--〉動(dòng)態(tài)和非線性分析；可行性設(shè)計(jì)---〉最佳設(shè)計(jì)數(shù)控技術(shù)：機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化FMS的發(fā)展機(jī)床的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定通用機(jī)床采用系列化設(shè)計(jì)方法組合機(jī)床：組合設(shè)計(jì)類型創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型：分析式設(shè)計(jì)：類比分析、推理方法產(chǎn)生方案創(chuàng)成式設(shè)計(jì)：創(chuàng)成解析的方法機(jī)床設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型：8經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)是解決加工與強(qiáng)度問題經(jīng)驗(yàn)（或類比）設(shè)計(jì)方法，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)公式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為手段產(chǎn)品結(jié)構(gòu)安全系數(shù)偏大無法保證機(jī)床的良好性能經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段9試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段科技發(fā)展及工藝水平的提高機(jī)床試驗(yàn)研究：實(shí)物測(cè)試或模型試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：試驗(yàn)研究進(jìn)行定性分析及定量比較，方案選擇零部件的合理結(jié)構(gòu)尺寸確定明顯提高機(jī)床性能，局部調(diào)整試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段10計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)際問題簡(jiǎn)化為模型，計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、計(jì)算并選定最佳方案結(jié)果的準(zhǔn)確性計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)11現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)化設(shè)計(jì)內(nèi)容完善化：使機(jī)床產(chǎn)品實(shí)用經(jīng)濟(jì)及美觀舒適設(shè)計(jì)目標(biāo)最優(yōu)化：多目標(biāo)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)問題模型化模型是對(duì)設(shè)計(jì)問題的高度概括和抽象意義：工程問題與數(shù)學(xué)理論緊密結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)化12設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)化動(dòng)態(tài)性能動(dòng)力學(xué)模型，動(dòng)態(tài)分析，參數(shù)修改設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化初步設(shè)計(jì)階段：方案分析、選擇、評(píng)價(jià)和決策技術(shù)設(shè)計(jì)階段：結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定，運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力或其他特性分析，材料選擇、成本計(jì)算，參數(shù)優(yōu)化工程圖設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)化13機(jī)床設(shè)計(jì)步驟總體設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)用途：機(jī)床的工藝范圍生產(chǎn)率：加工對(duì)象的種類、批量、及所要求的生產(chǎn)率性能指標(biāo)：精度、剛度、熱變形、噪聲等主要參數(shù)：加工空間和主參數(shù)驅(qū)動(dòng)方式：直接影響傳動(dòng)方式的確定成本及生產(chǎn)周期機(jī)床設(shè)計(jì)步驟總體設(shè)計(jì)14總體方案設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)：繪制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖基本參數(shù)設(shè)計(jì)：尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：傳動(dòng)方式、傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：運(yùn)動(dòng)功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖總體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇總體方案地設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化總體方案設(shè)計(jì)15詳細(xì)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)：確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、分析計(jì)算或優(yōu)化施工設(shè)計(jì)：零件圖設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、編制技術(shù)文檔機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià)整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)詳細(xì)設(shè)計(jì)16金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論精度普通精度級(jí)、精密級(jí)、高精度級(jí)設(shè)計(jì)階段主要從機(jī)床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機(jī)床精度幾何精度空載條件下，在不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)各主要部件的形狀，相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確程度基本指標(biāo)允差：1：0.4：0.25導(dǎo)軌直線度、主軸徑向跳動(dòng)及軸向串動(dòng)、主軸中心線對(duì)滑臺(tái)移動(dòng)方向的平行度或垂直度等金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論精度允差：1：0.4：0.25導(dǎo)17運(yùn)動(dòng)精度機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要零部件的幾何位置精度高速高精度機(jī)床的一個(gè)重要指標(biāo)影響因素傳動(dòng)精度傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性影響因素：傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元件的制造和裝配回轉(zhuǎn)精度運(yùn)動(dòng)精度回轉(zhuǎn)精度18定位精度定位部件運(yùn)動(dòng)到達(dá)規(guī)定位置的精度工件的尺寸精度和形位精度影響因素：構(gòu)件、進(jìn)給控制系統(tǒng)的精度、剛度及動(dòng)態(tài)特性，測(cè)量系統(tǒng)的精度工作精度加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機(jī)床的工作精度綜合影響精度保持性規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機(jī)床所要求的精度影響因素：磨損定位精度19剛度定義：K=F/y載荷：靜載荷－－靜剛度動(dòng)載荷－－動(dòng)剛度：抗振性整機(jī)剛度多構(gòu)件構(gòu)成構(gòu)件及結(jié)合部變形直接或間接引起刀具和工件之間相對(duì)位移剛度的合理分配或優(yōu)化剛度定義：K=F/y20抗振性機(jī)床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力抵抗受迫振動(dòng)振源：內(nèi)部－動(dòng)平衡外部共振自激振動(dòng)－－切削穩(wěn)定性刀具工件之間的一種相對(duì)振動(dòng)切削過程中抗振性機(jī)床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力共振自激振動(dòng)－－切21振動(dòng)影響因素振動(dòng)不利影響機(jī)床的剛度阻尼特性：特別是結(jié)合部阻尼固有頻率：設(shè)計(jì)期間分析計(jì)算各階阻尼振動(dòng)影響因素22熱變形熱源影響：破壞機(jī)床的原始幾何精度、加快磨損甚至影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)熱平衡溫度場(chǎng)措施：熱源位置、散熱、減小溫差、熱變形轉(zhuǎn)向、預(yù)熱、溫度控制、補(bǔ)償、隔熱等熱變形熱源23噪聲源泉：振動(dòng)度量指標(biāo)：聲壓和聲壓級(jí)、聲功率和聲功率級(jí)、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)；響度、聲級(jí)來源：機(jī)械噪聲液壓噪聲電磁噪聲空氣動(dòng)力噪聲源泉：振動(dòng)24低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性爬行現(xiàn)象和機(jī)理影響工件的加工精度和表面粗糙度摩擦自激振動(dòng)：摩擦面上摩擦系數(shù)變化和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度不足力學(xué)模型措施減小靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差提供傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度提高阻尼比降低移動(dòng)件的質(zhì)量低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性爬行現(xiàn)象和機(jī)理25第三節(jié)系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床系列化將同一品種或同一型式機(jī)床產(chǎn)品的規(guī)格按最佳數(shù)列科學(xué)排列，以最少的品種滿足最廣泛的需要內(nèi)容：制訂機(jī)床參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)----主參數(shù)系列編制機(jī)床系列型譜----確定某類機(jī)床的系列品種、用途性能及其結(jié)構(gòu)特征、基型系列型譜參數(shù)等系列設(shè)計(jì)第三節(jié)系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床系列化26機(jī)床產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)編制整個(gè)系列的技術(shù)任務(wù)書，進(jìn)行系列內(nèi)閣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制及圖紙定型等工作。系列產(chǎn)品統(tǒng)籌考慮有利于機(jī)床的生產(chǎn)、使用、維修、配套及管理等機(jī)床產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)27零部件通用化互換性基礎(chǔ)上盡可能擴(kuò)大同一零、部件的使用范圍縮短機(jī)床設(shè)計(jì)與制造周期；擴(kuò)大生產(chǎn)批量；減少工藝裝備；降低成本；保證質(zhì)量及便于管理零部件通用化28通用化程度：通用化系數(shù)=產(chǎn)品零部件：專用件、通用件、標(biāo)準(zhǔn)件及外購件一般不應(yīng)低于70%通用化程度：29零部件標(biāo)準(zhǔn)化一般不應(yīng)低于45%模塊化設(shè)計(jì)將機(jī)床同一功能的單元，設(shè)計(jì)成具有不同用途和性能互換選用的模塊。模塊：一組具有同一功能和結(jié)合要素，而有不同用途（或性能）和不同結(jié)構(gòu)且能互換的各個(gè)單元零部件標(biāo)準(zhǔn)化30第四節(jié)機(jī)床總體布局主要內(nèi)容確定機(jī)床型式、機(jī)床的主要零部件及其相對(duì)位置關(guān)系，使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型注意問題：工件特征：以車床為例機(jī)床性能：傳動(dòng)精度；機(jī)床剛度；振動(dòng)；熱生產(chǎn)批量：車削盤類：臥式車床、轉(zhuǎn)塔、多刀半自動(dòng)、立式多軸半自動(dòng)第四節(jié)機(jī)床總體布局主要內(nèi)容31基本型式傳統(tǒng)布局：臥式、立式、單臂式和龍門式臥式：重心低，占地面積較大立式：占地面積較小單臂式：方便地更換點(diǎn)位進(jìn)行加工，剛度差龍門式：箱體平面加工。剛度、精度高數(shù)控機(jī)床基本型式32機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其分配對(duì)布局的影響坯料的形式尺寸比例占地面積的大小和工件的重量機(jī)床性能對(duì)布局的影響操作、觀察與調(diào)整對(duì)布局的影響機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其分配對(duì)布局的影響33第五節(jié)機(jī)床主要參數(shù)確定尺寸參數(shù)主參數(shù)：代表機(jī)床規(guī)格大小臥車：工件的最大回轉(zhuǎn)直徑齒輪：最大工件直徑外圓磨床：最大磨削直徑龍門刨：工作臺(tái)工作面寬度臥式銑鏜床：主軸直徑立式鉆床和搖臂鉆床：最大鉆孔直徑牛頭刨床：最大刨削長度第五節(jié)機(jī)床主要參數(shù)確定尺寸參數(shù)34第二主參數(shù)車床：工件的最大長度齒輪：最大工件直徑外圓磨床：最大磨削直徑龍門刨臥式銑鏜床：主軸直徑第二主參數(shù)35運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)床：主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/πd直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床：每分鐘的往復(fù)次數(shù)變速范圍最低、最高轉(zhuǎn)速：合理選擇變速范圍：對(duì)于臥式車床：運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)36分級(jí)變速時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列ｎ處于兩級(jí)轉(zhuǎn)速之間相對(duì)轉(zhuǎn)速損失：最大相對(duì)損失率使Ａｍａｘ為一定值ｎｊ＋１＝ｎｊφ分級(jí)變速時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列37進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)ｍｍ／ｒｍｍ／往復(fù)ｍｍ／ｍｉｎ數(shù)控、重型機(jī)床：無級(jí)調(diào)整普通機(jī)床：分級(jí)，通常也取等比數(shù)列；往復(fù)主運(yùn)動(dòng)機(jī)床等差數(shù)列；自動(dòng)半自動(dòng)機(jī)床；臥式車床分段等差進(jìn)給運(yùn)動(dòng)參數(shù)38標(biāo)準(zhǔn)公比和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列機(jī)床轉(zhuǎn)速遞增，使最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率不超過５０％標(biāo)準(zhǔn)公比：1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,2公比的選用使用性能－－公比小－－級(jí)數(shù)多－－結(jié)構(gòu)復(fù)雜普通機(jī)床：減少相對(duì)轉(zhuǎn)速損失小型機(jī)床：簡(jiǎn)化構(gòu)造自動(dòng)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)公比和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列39機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件40機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件41機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件42機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件43機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件443.空行程功率的確定參考同類型機(jī)床，輔以計(jì)算，試驗(yàn)驗(yàn)證須考慮慣性力克服慣性的轉(zhuǎn)矩克服慣性功率升降運(yùn)動(dòng)：水平運(yùn)動(dòng)：3.空行程功率的確定45機(jī)床的總體設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的勞動(dòng)機(jī)床----機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要求之外，柔性，系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合類比-----〉分析計(jì)算；靜力分析----〉靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及熱變性熱應(yīng)力定性----〉定量數(shù)控技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，提供了新的條件和支撐。機(jī)床的總體設(shè)計(jì)創(chuàng)造性的勞動(dòng)類比-----〉分析計(jì)算；46機(jī)床設(shè)計(jì)基本要求

一、性能要求工藝范圍：（機(jī)床的加工功能）適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力可完成的工序種類加工零件的類型材料和尺寸范圍毛坯的種類等專用機(jī)床：工藝范圍較窄，功能少數(shù)控機(jī)床：工藝范圍寬，功能強(qiáng)通用機(jī)床：工藝范圍較寬，功能較強(qiáng)機(jī)床功能的增加---〉結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加、制造難度、周期及成本增加機(jī)床功能選擇的依據(jù)----批量技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)機(jī)床設(shè)計(jì)基本要求

一、性能要求工藝范圍：（機(jī)床的加工功能）適47柔性：適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力空間上：功能柔性，多品種小批量的加工時(shí)間上：結(jié)構(gòu)柔性，重新組合，改變其功能與物流系統(tǒng)的可親性物料（工件、刀具、切屑）交接的方便程度普通機(jī)床：人，要求機(jī)床的使用、操作、清理、維護(hù)方便。自動(dòng)化柔性制造系統(tǒng)，自動(dòng)，要求機(jī)床結(jié)構(gòu)形式開放性好，物料交接方便柔性：適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力48精度:被加工零件在尺寸、形狀和相互位置等方面所能達(dá)到的準(zhǔn)確程度。三級(jí)：普通精度級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)空載條件下的精度：幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度、傳動(dòng)精度、定位精度等運(yùn)動(dòng)精度剛度靜態(tài)剛度動(dòng)態(tài)剛度熱態(tài)剛度機(jī)床的總體設(shè)計(jì)課件49表面粗糙度工件、刀具的材料、進(jìn)給量、刀具的幾何形狀和切削時(shí)的振動(dòng)有關(guān)抗振性：受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)噪聲生產(chǎn)率和自動(dòng)化單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量效率----成本自動(dòng)化程度----生產(chǎn)率----加工精度的穩(wěn)定性FMSFA成本成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期表面粗糙度50生產(chǎn)周期可靠性機(jī)床壽命造型與色彩生產(chǎn)周期51二、經(jīng)濟(jì)效益成本加工效率和可靠性三人機(jī)關(guān)系操縱方便、省力、容易掌握、不易發(fā)生操縱錯(cuò)誤和故障防止污染二、經(jīng)濟(jì)效益52機(jī)床設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)cad,CAE:傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，定性設(shè)計(jì)--〉定量設(shè)計(jì)；靜態(tài)和線性分析--〉動(dòng)態(tài)和非線性分析；可行性設(shè)計(jì)---〉最佳設(shè)計(jì)數(shù)控技術(shù)：機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化FMS的發(fā)展機(jī)床的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定通用機(jī)床采用系列化設(shè)計(jì)方法組合機(jī)床：組合設(shè)計(jì)類型創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型：分析式設(shè)計(jì)：類比分析、推理方法產(chǎn)生方案創(chuàng)成式設(shè)計(jì)：創(chuàng)成解析的方法機(jī)床設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型：53經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段主要任務(wù)是解決加工與強(qiáng)度問題經(jīng)驗(yàn)（或類比）設(shè)計(jì)方法，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)公式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為手段產(chǎn)品結(jié)構(gòu)安全系數(shù)偏大無法保證機(jī)床的良好性能經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段54試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段科技發(fā)展及工藝水平的提高機(jī)床試驗(yàn)研究：實(shí)物測(cè)試或模型試驗(yàn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：試驗(yàn)研究進(jìn)行定性分析及定量比較，方案選擇零部件的合理結(jié)構(gòu)尺寸確定明顯提高機(jī)床性能，局部調(diào)整試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段55計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)實(shí)際問題簡(jiǎn)化為模型，計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、計(jì)算并選定最佳方案結(jié)果的準(zhǔn)確性計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)56現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)化設(shè)計(jì)內(nèi)容完善化：使機(jī)床產(chǎn)品實(shí)用經(jīng)濟(jì)及美觀舒適設(shè)計(jì)目標(biāo)最優(yōu)化：多目標(biāo)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)問題模型化模型是對(duì)設(shè)計(jì)問題的高度概括和抽象意義：工程問題與數(shù)學(xué)理論緊密結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)設(shè)計(jì)對(duì)象系統(tǒng)化57設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)化動(dòng)態(tài)性能動(dòng)力學(xué)模型，動(dòng)態(tài)分析，參數(shù)修改設(shè)計(jì)手段計(jì)算機(jī)化初步設(shè)計(jì)階段：方案分析、選擇、評(píng)價(jià)和決策技術(shù)設(shè)計(jì)階段：結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定，運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力或其他特性分析，材料選擇、成本計(jì)算，參數(shù)優(yōu)化工程圖設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)過程動(dòng)態(tài)化58機(jī)床設(shè)計(jì)步驟總體設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)后續(xù)設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)用途：機(jī)床的工藝范圍生產(chǎn)率：加工對(duì)象的種類、批量、及所要求的生產(chǎn)率性能指標(biāo)：精度、剛度、熱變形、噪聲等主要參數(shù)：加工空間和主參數(shù)驅(qū)動(dòng)方式：直接影響傳動(dòng)方式的確定成本及生產(chǎn)周期機(jī)床設(shè)計(jì)步驟總體設(shè)計(jì)59總體方案設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)：繪制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖基本參數(shù)設(shè)計(jì)：尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：傳動(dòng)方式、傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：運(yùn)動(dòng)功能分配、總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：控制方式及控制原理、控制系統(tǒng)圖總體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇總體方案地設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化總體方案設(shè)計(jì)60詳細(xì)設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)：確定結(jié)構(gòu)原理方案、裝配圖設(shè)計(jì)、分析計(jì)算或優(yōu)化施工設(shè)計(jì)：零件圖設(shè)計(jì)、商品化設(shè)計(jì)、編制技術(shù)文檔機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià)整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)詳細(xì)設(shè)計(jì)61金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論精度普通精度級(jí)、精密級(jí)、高精度級(jí)設(shè)計(jì)階段主要從機(jī)床的精度分配、元件及材料選擇等方面來提高機(jī)床精度幾何精度空載條件下，在不運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)各主要部件的形狀，相互位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確程度基本指標(biāo)允差：1：0.4：0.25導(dǎo)軌直線度、主軸徑向跳動(dòng)及軸向串動(dòng)、主軸中心線對(duì)滑臺(tái)移動(dòng)方向的平行度或垂直度等金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論精度允差：1：0.4：0.25導(dǎo)62運(yùn)動(dòng)精度機(jī)床空載并以工作速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，主要零部件的幾何位置精度高速高精度機(jī)床的一個(gè)重要指標(biāo)影響因素傳動(dòng)精度傳動(dòng)系各末端執(zhí)行件之間運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性和均勻性影響因素：傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元件的制造和裝配回轉(zhuǎn)精度運(yùn)動(dòng)精度回轉(zhuǎn)精度63定位精度定位部件運(yùn)動(dòng)到達(dá)規(guī)定位置的精度工件的尺寸精度和形位精度影響因素：構(gòu)件、進(jìn)給控制系統(tǒng)的精度、剛度及動(dòng)態(tài)特性，測(cè)量系統(tǒng)的精度工作精度加工規(guī)定的試件，用試件的加工精度表示機(jī)床的工作精度綜合影響精度保持性規(guī)定的工作期間內(nèi)，保持機(jī)床所要求的精度影響因素：磨損定位精度64剛度定義：K=F/y載荷：靜載荷－－靜剛度動(dòng)載荷－－動(dòng)剛度：抗振性整機(jī)剛度多構(gòu)件構(gòu)成構(gòu)件及結(jié)合部變形直接或間接引起刀具和工件之間相對(duì)位移剛度的合理分配或優(yōu)化剛度定義：K=F/y65抗振性機(jī)床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力抵抗受迫振動(dòng)振源：內(nèi)部－動(dòng)平衡外部共振自激振動(dòng)－－切削穩(wěn)定性刀具工件之間的一種相對(duì)振動(dòng)切削過程中抗振性機(jī)床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力共振自激振動(dòng)－－切66振動(dòng)影響因素振動(dòng)不利影響機(jī)床的剛度阻尼特性：特別是結(jié)合部阻尼固有頻率：設(shè)計(jì)期間分析計(jì)算各階阻尼振動(dòng)影響因素67熱變形熱源影響：破壞機(jī)床的原始幾何精度、加快磨損甚至影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)熱平衡溫度場(chǎng)措施：熱源位置、散熱、減小溫差、熱變形轉(zhuǎn)向、預(yù)熱、溫度控制、補(bǔ)償、隔熱等熱變形熱源68噪聲源泉：振動(dòng)度量指標(biāo)：聲壓和聲壓級(jí)、聲功率和聲功率級(jí)、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)；響度、聲級(jí)來源：機(jī)械噪聲液壓噪聲電磁噪聲空氣動(dòng)力噪聲源泉：振動(dòng)69低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性爬行現(xiàn)象和機(jī)理影響工件的加工精度和表面粗糙度摩擦自激振動(dòng)：摩擦面上摩擦系數(shù)變化和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度不足力學(xué)模型措施減小靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差提供傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度提高阻尼比降低移動(dòng)件的質(zhì)量低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性爬行現(xiàn)象和機(jī)理70第三節(jié)系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床系列化將同一品種或同一型式機(jī)床產(chǎn)品的規(guī)格按最佳數(shù)列科學(xué)排列，以最少的品種滿足最廣泛的需要內(nèi)容：制訂機(jī)床參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)----主參數(shù)系列編制機(jī)床系列型譜----確定某類機(jī)床的系列品種、用途性能及其結(jié)構(gòu)特征、基型系列型譜參數(shù)等系列設(shè)計(jì)第三節(jié)系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床系列化71機(jī)床產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)編制整個(gè)系列的技術(shù)任務(wù)書，進(jìn)行系列內(nèi)閣產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、樣機(jī)試制及圖紙定型等工作。系列產(chǎn)品統(tǒng)籌考慮有利于機(jī)床的生產(chǎn)、使用、維修、配套及管理等機(jī)床產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)72零部件通用化互換性基礎(chǔ)上盡可能擴(kuò)大同一零、部件的使用范圍縮短機(jī)床設(shè)計(jì)與制造周期；擴(kuò)大生產(chǎn)批量；減少工藝裝備；降低成本；保證質(zhì)量及便于管理零部件通用化73通用化程度：通用化系數(shù)=產(chǎn)品零部件：專用件、通用件、標(biāo)準(zhǔn)件及外購件一般不應(yīng)低于70%通用化程度：74零部件標(biāo)準(zhǔn)化一般不應(yīng)低于45%模塊化設(shè)計(jì)將機(jī)床同一功能的單元，設(shè)計(jì)成具有不同用途和性能互換選用的模塊。模塊：一組具有同一功能和結(jié)合要素，而有不同用途（或性能）和不同結(jié)構(gòu)且能互換的各個(gè)單元零部件標(biāo)準(zhǔn)化75第四節(jié)機(jī)床總體布局主要內(nèi)容確定機(jī)床型式、機(jī)床的主要零部件及其相對(duì)位置關(guān)系，使機(jī)床具有一個(gè)協(xié)調(diào)完美的造型注意問題：工件特征：以車床為例機(jī)床性能：傳動(dòng)精度；機(jī)床剛度；振動(dòng)；熱生產(chǎn)批量：車削盤類：臥式車床、轉(zhuǎn)塔、多刀半自動(dòng)、立式多軸半自動(dòng)第四節(jié)機(jī)床總體布局主要內(nèi)容76基本型式傳統(tǒng)布局：臥